ADS2012射频电路设计与仿真.pdf

卓越工程师培养计划 ADS2012 射频电路设计与仿真 冯新宇 蒋洪波 编著 Publishing House of Electronics Industry 北京BEIJING 内 容 简 介 本书以“使广大学生和工程技术人员掌握先进的电子电路设计和实验方法，适应现代电子电路设计自动化潮流，初步具备电子电路设计和测试能力”为目标，由浅入深地介绍了利用 ADS2012 软件进行电路设计和仿真的方法与技巧，并通过大量实例讲解电路仿真和设计的基本过程。同时各章还配备了思考题，通过“学、例、练”的方式，加深读者对知识的学习和运用能力。本书内容丰富、实用，以实例贯穿全书，非常适合从事射频电路设计的工程技术人员阅读使用，也可以作为高等院校电子信息、通信工程、自动化、电气控制等相关专业的教学用书。未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有，侵权必究。图书在版编目（CIP）数据 ADS2012 射频电路设计与仿真/冯新宇，蒋洪波编著.北京：电子工业出版社，2014.1（卓越工程师培养计划）ISBN 978-7-121-22243-6.A .冯 蒋 .射频电路-电路设计-计算机辅助设计-软件包 .TN710.02 中国版本图书馆 CIP 数据核字（2013）第 315403 号 策划编辑：张 剑（）责任编辑：刘真平 印 刷：三河市鑫金马印装有限公司 装 订：三河市鑫金马印装有限公司 出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路 173 信箱 邮编 100036 开 本：7871 092 1/16 印张：23 字数：588 千字 印 次：2014 年 1 月第 1 次印刷 印 数：3 000 册 定价：59.00 元 凡所购买电子工业出版社图书有缺损问题，请向购买书店调换。若书店售缺，请与本社发行部联系，联系及邮购电话：（010）88254888。质量投诉请发邮件至 ，盗版侵权举报请发邮件至 。服务热线：（010）88258888。前 言 计算机和信息技术的发展，以及人们对电子系统设计的新需求，推动了电子线路设计方法和手段的进步。传统的设计手段逐步被 EDA 所取代，它代表着现代电子系统设计的潮流。EDA 技术的发展和推广极大地推动了电子工业的发展。EDA 技术是现代电子工业中不可缺少的一项技术，掌握 EDA 技术是广大电子类高校学生就业的一个基本条件，也是工程技术人员的有力助手。ADS 系列软件是安捷伦（Agilent）科技有限公司推出的微波电路和通信系统仿真软件，是当今业界最为流行的微波射频电路、通信系统、RFIC 设计软件，也是国内高校、科研院所和大型 IT 公司使用最多的软件之一，受到各界好评，尤其在教育领域取得了巨大成功，许多院校已把 ADS 作为电子类专业课程教学和实验的一种辅助手段。2012 年年初，安捷伦科技有限公司推出了 ADS2012 开发套件。ADS2012 的主要特点是为射频体系结构应用提供与 Agilent GENESYS 软件的设计链接，它有助于更快地生成复杂的高频系统和电路设计。ADS2012 提供多个用户界面增强特性，旨在改善工程师的设计效率。可驻留窗口支持用户快速访问常用的对话框，如元件信息和版图层可视化窗口。新增的元件搜索和网络节点浏览功能可让用户轻松地完成大型设计。新的工程归档/解档实用程序可使设计和工程项目的共享变得更简单。更新了两个重要的 ADS 射频设计指南。ADS 负载牵引设计指南现在包括失配仿真，给出器件或放大器对负载电压驻波比或相位角的灵敏度。放大器设计指南增添了多项更新，可轻松查看在指定输出功率或增益压缩上的放大器性能。本书是在 ADS2009 设计电路仿真与设计的基础上的升级版，对原教材不合理的地方进行了修改，对错误的地方进行了修正，更好地探讨了在现代电子信息领域的综合应用的方法。本书结合了作者多年实际设计的经验和体会，采用理论讲解与实例演示相结合的讲述方法，简明清晰、重点突出，在叙述上力求深入浅出、通俗易懂，相信会为读者的学习和工作带来一定的帮助。读者对象 本书面向的是电子电路工业领域的学生和工程技术人员，包括：ADS2012 技术的初学者 具有一定电路设计基础知识的中级读者 从事电子系统设计的专业技术人员 学习 ADS2012 设计的在校大中专学生 ADS2012 射频电路设计与仿真 IV 为了方便读者的学习，书中所有实例和练习的源文件，以及用到的素材都能够从零点工作室网站下载。本书由冯新宇担任主要的编写工作，其中冯新宇完成第 110 章的仿真工作，蒋洪波完成第 1118 章的仿真工作。参与本书编写的人员还有车向前、穆秀春、杨广学、王冲、边莉、乔文亮、管殿柱、李文秋、宋一兵、王献红、谈世哲、付本国、初航、赵景波及赵景伟等。感谢您选择了本书，希望我们的努力对您的工作和学习有所帮助，也希望您把对本书的意见和建议告诉我们。零点工作室网站 http:/ 电子函件 gdz_ 编著者 目 录第 1 章 ADS2012 简介11.1 ADS2012 概述 11.2 ADS2012 安装过程 71.3 ADS2012 操作窗口介绍 13第 2 章 ADS2012 基本操作及元件 232.1 ADS2012 基本操作 232.2 ADS2012 元件 32第 3 章 ADS2012 仿真基础 403.1 电路仿真基础 403.1.1 电路仿真基本操作 403.1.2 利用谐波平衡法对放大器仿真 453.2 系统仿真基础 483.2.1 系统仿真基本操作 483.2.2 系统仿真 493.3 思考题 56第 4 章 直流仿真 584.1 直流仿真基本原理及功能 584.2 直流仿真面板与仿真控制器 594.3 直流仿真的一般过程 634.4 ADS 中直流仿真案例 644.4.1 BJT 仿真 644.4.2 带参数扫描的直流仿真 664.5 直流仿真实例 674.5.1 子电路创建方法 674.5.2 直流特性分析 714.5.3 偏置网络分析 734.5.4 温度扫描 764.6 思考题 77第 5 章 交流仿真 785.1 交流仿真基本原理及功能 785.2 仿真面板与仿真控制器 795.3 交流仿真的一般步骤 865.4 ADS 中交流仿真案例 86ADS2012 射频电路设计与仿真VI5.4.1 功率放大器交流仿真 865.4.2 功率放大器噪声分析 875.5 交流仿真实例 895.5.1 交流小信号分析 895.5.2 多参数扫描 945.6 思考题 97第 6 章 S 参数仿真 996.1 S 参数仿真基本原理及功能 996.2 S 参数仿真面板与仿真控制器1016.3 S 参数仿真的一般过程1056.4 ADS 中 S 参数仿真案例 1066.5 S 参数仿真实例1086.5.1 基本 S 参数仿真1086.5.2 匹配电路设计1136.5.3 参数优化1196.5.4 噪声和增益1256.5.5 S2P 文件操作1266.6 思考题129第 7 章 谐波平衡法仿真1307.1 谐波平衡法仿真基本原理及功能1307.2 谐波平衡法仿真面板与仿真控制器1307.3 谐波平衡法仿真的一般步骤1377.4 ADS 中谐波平衡法仿真例程 1377.4.1 单音信号 HB 仿真1377.4.2 参数扫描1387.5 谐波平衡法仿真实例1407.5.1 单音信号仿真1407.5.2 压缩功率输出1457.5.3 双音谐波平衡仿真1497.5.4 三阶交调点的仿真1517.6 思考题153第 8 章 电路包络仿真1548.1 电路包络仿真基本原理及功能1548.2 电路包络仿真面板与仿真控制器1558.3 电路包络仿真基本过程1578.4 ADS 中电路包络仿真例程 1588.5 电路包络仿真实例1608.5.1 运算放大器包络仿真1608.5.2 GSM 源包络仿真165目 录VII8.5.3 1.9GHz 的 GSM 放大器包络仿真1688.5.4 信道功率仿真1728.6 思考题173第 9 章 功率分配器的设计与仿真1749.1 功分器的基本原理1749.2 集总参数功分器设计及仿真1759.2.1 等分型功分器1759.2.2 等分型功分器设计实例1769.2.3 比例型功分器1779.2.4 比例型功分器设计实例1789.3 Wilkinson 功分器设计及仿真 1799.3.1 Wilkinson 功分器设计1799.3.2 电路仿真与优化1819.3.3 版图仿真1849.4 思考题186第 10 章 微波滤波器的设计与仿真 18710.1 滤波器的基本原理 18710.2 利用传统法设计集总参数滤波器 19110.2.1 低通滤波器设计及仿真19110.2.2 带通滤波器设计及仿真19310.3 利用 ADS 工具设计集总参数滤波器19410.3.1 滤波器电路的生成19410.3.2 滤波器的仿真19710.4 分布参数滤波器设计 19810.4.1 微带带通滤波器的设计19910.4.2 电路优化及仿真20110.5 思考题 203第 11 章 低噪声放大器设计与仿真 20411.1 低噪声放大器的基本原理 20411.2 低噪声放大器的设计 20611.2.1 晶体管直流工作点扫描20611.2.2 晶体管 S 参数扫描20711.2.3 输入阻抗测试20911.2.4 输入匹配设计21011.2.5 输出匹配设计21311.2.6 完整原理图21511.3 思考题 216第 12 章 镜像抑制混频器的设计与仿真 21712.1 混频器的工作原理 217ADS2012 射频电路设计与仿真VIII12.2 镜像抑制混频器的设计 22012.2.1 3dB 定向耦合器设计22012.2.2 低通滤波器设计22112.2.3 完整的混频器电路22212.3 镜像抑制混频器的仿真 22312.3.1 变量设置22312.3.2 仿真器配置22412.3.3 噪声系数仿真22512.3.4 噪声系数分析22512.4 思考题 227第 13 章 压控振荡器的设计与仿真 22813.1 振荡器的基本原理 22813.1.1 主要技术指标22813.1.2 常用元件23013.2 振荡器初始电路设计与仿真 23113.2.1 元件选取23113.2.2 初始电路23113.2.3 偏置电路23213.2.4 优化仿真23313.3 可变电容 VC 特性曲线测试 23413.4 压控振荡器仿真分析 23513.4.1 瞬时仿真23513.4.2 参数调整23713.4.3 谐波仿真23813.4.4 振荡频率线性度分析23913.5 思考题 241第 14 章 微带天线的设计与仿真 24214.1 微带天线的基础知识 24214.2 矩形微带天线 24314.3 矩形微带天线设计 24514.3.1 几何参数计算24514.3.2 版图初步仿真24714.3.3 匹配优化设计25114.3.4 版图仿真25314.4 思考题 254第 15 章 印刷偶极子天线的设计与仿真 25515.1 印刷偶极子天线简介 25515.2 设计过程 25615.2.1 天线模型建立256目 录IX15.2.2 优化仿真25715.3 思考题 264第 16 章 ADS2012 系统仿真 26516.1 收发信机基本理论 26516.2 零中频接收机仿真 26616.2.1 创建新项目26616.2.2 射频前端电路的搭建26616.2.3 接收机频带选择性仿真26716.2.4 下变频电路的搭建26716.2.5 模拟基带部分电路的搭建26816.2.6 接收机信道选择性仿真26916.2.7 接收机系统预算增益仿真27016.2.8 接收机下变频分析27216.3 超外差接收机仿真 27316.3.1 本振输出功率对接收机性能的影响27516.3.2 整机增益随本振功率的变化27616.4 发射机预算增益仿真 27716.5 思考题 279第 17 章 基于 DSP